水稻白叶枯病黄单胞菌rpfF基因的定位及其在致病调控中的作用

检测到水稻白叶枯病菌能产生一种“跨菌调控因子”，在固体平板上，这种因子由白叶枯病菌分泌到细胞外后可以扩散并进入甘蓝黑腐病菌，调控甘蓝黑腐病菌致病因子的表达。本研究从水稻白叶枯病菌中克隆鉴定了一个与这种“跨菌”调控因子合成有关的基因ｒｐｆＦ，通过转座子诱变和标记置换技术，构建了ｒｐｆＦ突变体，突变体丧失了产生这种“跨菌”调控因子的能力，在水稻植株上的致病能力明显减弱，ＤＮＡ序列分析得知ｒｐｆＦ基因编     

水稻黄单胞细菌的无毒基因

水稻黄单胞细菌白叶枯致病变种与水稻品种的互作关系符合基因一基因假说。病菌无毒基因(A)与寄主抗病基因(R)显性互作表现抗性反应。许多黄单胞细菌的无毒基因属于avrBs3／pth家族。已报道的avrxa5、avrXa7、avrXa10以及本实验室从水稻白叶枯病菌菌株JXOⅢ克隆的avrXa3均属于avrBs3／pth家族。最近的研究还发现，PR6菌株中有2个硫同化基因簇成员raxP和raxQ对决定avrXa21活性是必需的。笔在研究无毒基因avrXa3时，从JXOⅢ的基因组库克隆中发现一个与甘蓝黑腐黄单胞菌烯醇化酶一磷酸酶基因的同源序列也具有无毒基因活性。在介绍黄单胞细菌无毒基因类群和avrBs3／pth家族基因结构与功能的同时，结合本实验室的研究结果着重对水稻白叶枯病菌无毒基因的研究进展进行综述。     

水稻白叶枯病菌致病性分子遗传学基础

 水稻-白叶枯病原菌互作符合基因对基因关系，是研究禾本科植物-病原菌互作的理想模式系统。目前已鉴定和克隆出许多白叶枯病菌致病相关基因。其它革兰氏阴性植物病原细菌致病性分子遗传学和基因组学研究，为揭示水稻白叶枯病菌致病性分子机理提供了丰富的背景知识，其中以发掘TTSS效应分子的研究备受关注。本文将对白叶枯病菌致病性分子机理进行综述，以期为研究水稻-白叶枯病菌互作的功能基因组学提供科学线索。     

甘蓝黑腐病菌XC_3374基因功能的初步探究

【目的】初步探究XC_3374基因在甘蓝黑腐病菌Xcc8004中的功能,为深入研究甘蓝黑腐病菌Xcc8004中L-天冬酰胺酶的功能奠定基础。【方法】从KEGG数据库内获取XC_3374基因的旁侧序列,通过常规PCR对其进行克隆,同时利用自杀质粒pK18mobSacB通过同源双交换的方法构建了其缺失突变体DM3374并检测其表型。【结果】以引物D3374L-F/D3374R-R扩增,野生型菌株能够扩增出1789 bp的DNA片段,而候选突变体菌株能扩增出1367 bp的片段;以内部引物3374F/3374R扩增,野生型菌株能扩增出332 bp的片段,而候选突变体菌株不能扩增出任何片段,表明目标基因已缺失,缺失突变体DM3374构建成功。平板检测法结果表明,XC_3374基因突变后不影响胞外多糖及胞外酶的合成与分泌。在MMX基本培养基上,突变体菌株能够正常生长,形成的菌落大小与野生型菌株基本相同,表明缺失突变体不是营养缺陷性。游动平板检测结果表明, XC_3374缺失突变体的运动能力比野生型稍强,但差别不明显。采用剪叶法检测缺失突变体的致病性,结果表明,野生型Xcc8004和缺失突变体DM3374 病斑平均长度分别为13.000和11.983 mm,两者致病性无显著差异。【结论】XC_3374基因突变体在胞外多糖、几种胞外酶的合成与分泌、致病性等各种表型与野生型基本一致。     

甘蓝黑腐病菌XC_3374基因功能的初步探究

【目的】初步探究XC_3374基因在甘蓝黑腐病菌Xcc8004中的功能,为深入研究甘蓝黑腐病菌Xcc8004中L-天冬酰胺酶的功能奠定基础。【方法】从KEGG数据库内获取XC_3374基因的旁侧序列,通过常规PCR对其进行克隆,同时利用自杀质粒pK18mobSacB通过同源双交换的方法构建了其缺失突变体DM3374并检测其表型。【结果】以引物D3374L-F/D3374R-R扩增,野生型菌株能够扩增出1789 bp的DNA片段,而候选突变体菌株能扩增出1367 bp的片段;以内部引物3374F/3374R扩增,野生型菌株能扩增出332 bp的片段,而候选突变体菌株不能扩增出任何片段,表明目标基因已缺失,缺失突变体DM3374构建成功。平板检测法结果表明,XC_3374基因突变后不影响胞外多糖及胞外酶的合成与分泌。在MMX基本培养基上,突变体菌株能够正常生长,形成的菌落大小与野生型菌株基本相同,表明缺失突变体不是营养缺陷性。游动平板检测结果表明, XC_3374缺失突变体的运动能力比野生型稍强,但差别不明显。采用剪叶法检测缺失突变体的致病性,结果表明,野生型Xcc8004和缺失突变体DM3374 病斑平均长度分别为13.000和11.983 mm,两者致病性无显著差异。【结论】XC_3374基因突变体在胞外多糖、几种胞外酶的合成与分泌、致病性等各种表型与野生型基本一致。     

水稻白叶枯病菌fkbM基因对其运动性的影响

[目的]研究水稻白叶枯病菌fkb M基因对其运动性的影响。[方法]采用同源置换方法对水稻白叶枯病菌野生型菌株PXO99A的fkbM基因进行基因敲除,构建突变菌株ΔfkbM_(Xoo),同时构建互补菌株ΔfkbM_(Xoo)(C)。通过运动性试验,确定fkbM基因对运动性的影响。[结果]与野生型菌株PXO99~A相比,ΔfkbM_(Xoo)突变体运动性明显减弱,而互补菌株ΔfkbM_(Xoo)(C)能基本恢复水稻白叶枯病菌的运动性。[结论]水稻白叶枯病菌fkbM基因突变能减弱水稻白叶枯病菌的运动能力。     

甘蓝黑腐病菌XC3374基因功能的初步探究

【目的】初步探究XC₃374基因在甘蓝黑腐病菌Xcc8004中的功能,为深入研究甘蓝黑腐病菌Xcc8004中L-天冬酰胺酶的功能奠定基础。【方法】从KEGG数据库内获取XC₃374基因的旁侧序列,通过常规PCR对其进行克隆,同时利用自杀质粒pK18mobSacB通过同源双交换的方法构建了其缺失突变体DM3374并检测其表型。【结果】以引物D3374L-F/D3374R-R扩增,野生型菌株能够扩增出1789bp的DNA片段,而候选突变体菌株能扩增出1367bp的片段;以内部引物3374F/3374R扩增,野生型菌株能扩增出332bp的片段,而候选突变体菌株不能扩增出任何片段,表明目标基因已缺失,缺失突变体DM3374构建成功。平板检测法结果表明,XC₃374基因突变后不影响胞外多糖及胞外酶的合成与分泌。在MMX基本培养基上,突变体菌株能够正常生长,形成的菌落大小与野生型菌株基本相同,表明缺失突变体不是营养缺陷性。游动平板检测结果表明,XC₃374缺失突变体的运动能力比野生型稍强,但差别不明显。采用剪叶法检测缺失突变体的致病性,结果表明,野生型Xcc8004和缺失突变体DM3374病斑平均长度分别为13.000和11.983mm,两者致病性无显著差异。【结论】XC₃374基因突变体在胞外多糖、几种胞外酶的合成与分泌、致病性等各种表型与野生型基本一致。     

蔬菜根际细菌R2–2的鉴定及其抑菌活性

从云南昆明市郊蔬菜根际分离细菌,经平板对峙培养筛选出1株抑菌能力较强的菌株R2-2,通过对其进行形态观察、Biolog微生物自动鉴定系鉴定和16S rDNA序列测定及其系统发育学分析,鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)。对R2-2与植物病原细菌(甘蓝黑腐病菌、魔芋细菌性软腐病菌、海棠斑点病菌、水稻白叶枯病菌、水稻细菌性条斑病菌)和病原真菌(疫霉菌、尖镰孢菌、茄镰孢菌、立枯丝核菌)进行对峙试验,结果显示,R2-2对水稻白叶枯病菌和水稻条斑病菌有较强的抑菌效果,抑菌圈直径分别达6.83 cm和7.03 cm。该菌株的16S rDNA序列已在GenBank中注册,登录号为JN648098。     

蔬菜根际细菌 R2–2的鉴定及其抑菌活性

从云南昆明市郊蔬菜根际分离细菌,经平板对峙培养筛选出1株抑菌能力较强的菌株 R2–2,通过对其进行形态观察、Biolog 微生物自动鉴定系鉴定和16S rDNA 序列测定及其系统发育学分析,鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus).对 R2–2与植物病原细菌(甘蓝黑腐病菌、魔芋细菌性软腐病菌、海棠斑点病菌、水稻白叶枯病菌、水稻细菌性条斑病菌)和病原真菌(疫霉菌、尖镰孢菌、茄镰孢菌、立枯丝核菌)进行对峙试验,结果显示,R2–2对水稻白叶枯病菌和水稻条斑病菌有较强的抑菌效果,抑菌圈直径分别达6.83 cm和7.03 cm.该菌株的16S rDNA 序列已在 GenBank 中注册,登录号为 JN648098     

水稻白叶枯病菌Ⅲ型效应物基因hpaF与毒力相关

【目的】稻黄单胞杆菌水稻致病变种Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)PXO99A菌株中PXO_03420基因被注释为编码具有多个LRR的Ⅲ型效应物基因hpaF,本研究旨在明确hpaF基因的功能,为完善XooⅢ型效应物的研究提供一定的理论基础.【方法】通过同源双交换构建hpaF基因的缺失突变体,并通过表型分析、致病性试验和遗传互补对该基因的功能进行研究.【结果和结论】本研究发现,hpaF基因突变后对水稻日本晴品种的致病力降低了51.81%,减弱了细菌在非寄主植物蓖麻上的过敏反应.而带有hpaF全基因片段的pLAFR3能够恢复hpaF突变体的致病表型,结果表明hpaF基因与水稻白叶枯病菌的致病性相关.     

水稻白叶枯病菌PXO99A无毒基因缺失突变的研究

对同源重组获得的水稻白叶枯病菌PXO99A菌株的无毒基因突变体PXO99△avr进行Southern杂交验证、突变序列分析和致病性测定.结果表明:该突变体缺失了5个无毒基因,同源重组发生在PXO99A全基因组中一个有5个无毒基因串联的位点上;与PXO99A相比,突变体在IRBB10等15个水稻品种上引致的病斑明显缩短,而在IRBB14、IRBB21和IRBB55上的病斑则变长;缺失的5个无毒基因的综合表现为毒性因子功能.推断:在缺失的基因中含有无毒基因avrXa14、avrXa21、avrxa13以及与抗病基因Xa3、Xa4、xa5、Xa10、Xa17亲和互作有关的毒性因子.     

纳米银对甘蓝黑腐病菌抑制作用的研究

测定纳米银对甘蓝黑腐病菌的抑制作用.结果表明:纳米银对甘蓝黑腐病菌的毒力(EC50)为0.020 9 μg/mL;当处理质量浓度为0.02 μg/mL时,甘蓝黑腐病菌的呼吸强度和群体的生长数量均受到明显的抑制;剂量为0.1 μg/mL的纳米银可使甘蓝黑腐病菌细胞膜受损,电导率明显提高.盆栽试验结果表明:质量浓度为30 μg/mL的纳米银对小白菜黑腐病的防治效果可达67.67%.     

水稻白叶枯病黄单胞菌编码顺乌头酸酶的rpfA基因的鉴定

通过生化功能分析，证实了水稻白叶枯病黄单胞菌野生型菌株Ｔ３０００产生两种顺乌头酸酶（分别命名为ＸｏｏＡｃａｎＡ和ＸｏｏＡｃａｎＢ）。通过三亲本接合的方法，将获得的含水稻白叶枯病黄单胞菌ｒｐｆ基因簇的重组质粒ｐＧＸＮ３０００导入甘蓝黑腐病黄单胞菌ｒｐｆＡ基因突变体８４７６中。经生化功能分析证实，８４７６／ｐＧＸＮ３０００何含有水稻白叶枯病黄单胞菌的顺乌头酸酶ＸｏｏＡｃａｎＡ；同时还证实了ｐＧＸＮ３０     

水稻白叶枯病菌致病基因的研究进展

笔者综述了分子植物病理学科组对水稻白叶枯病菌致病基因的研究结果和进展，介绍了病菌致病基因研究中分子遗传学分析方法，报道了病菌毒性基因、无毒基因和受寄主诱导基因的特征和功能，阐述了致病基因对致病性、致病生化因子可能的调控关系，讨论了该领域的研究现状和前景。     

水稻条斑病菌和白叶枯病菌致病相关基因的敲除

wxocA、wxocB、wxocD、wxocE和wzt是水稻条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzicola，Xooc）的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）合成基因，avrXa3是水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzae，Xoo）的一个无毒基因。利用pBCSK（-）和pKNG101两个质粒的复制起点不被水稻黄单胞菌识别的特点，把wxocA、wxoeD、wxocE和wzt的中心区域克隆在pBCSK（-）上，获得突变转化单元pBCSK：：ΔwxocA、pBCSK：：hwxocD、pBCSK：：AwxocE和pBCSK：：Δwzt。把wxocB和avrXa3基因的旁侧序列和一个氯霉素抗性基因cm构建在pKNG101上，获得突变转化单元pKNG101：：ΔwxocB和pKNG101：：Δavr。以电转化方式把这些LPS合成基因突变转化单元DNA转入Xooc菌株RS105，把无毒基因突变转化单元转入Xoo菌株PXO99，通过同源重组分别获得了RS105中5个如相应基因突变体MwxocA、MwxocB、MwxocD、MwxocE、Mwzt和一个无毒基因的突变体PX099Δavr。SDS-PAGE分析发现，lps突变体的O抗原或核心寡糖的合成被破坏。致病性分析结果显示，基因wxocB、woxocE和wzt与致病性有关，前两基因的突变导致细菌完全失去毒性，而后一基因的突变导致细菌部分丧失毒性。与PX099相比无毒基因突变体PX099Δavr改变了原有的毒性表型，在IRBB50（Xa4／xa5）和Asominori（Xa17）上由较感转变为较抗表型。因此，本试验证明，以pBCSK（-）和pKNG101为载体敲除水稻条斑病菌和白叶枯病菌致病相关基因是可行的。     

水稻白叶枯病黄单胞菌赖氨酰—tRNA合成酶基因的定位,克隆及…

以＾３２Ｐ标记的甘蓝黑腐病黄单胞菌赖氨酰－ｔＲＮＡ合成酶基因为探针，将水稻白叶枯病黄单胞菌同功的基因定位于ｐＧＸＮ３００１．６ｋｂ的ＢａｍＨ Ｉ片段上。通过ＤＮＡ－ＤＮＡ杂交，标记置换等方法初步证实：在稻白叶枯病黄单胞菌中只有一个拷贝的赖氨酰－ｔＲＮＡ合成酶基因，该基因失活对病菌是致死的。     

野油菜黄单胞菌的XopR基因功能

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是一种能够引起十字花科植物产生黑腐病的重要病原菌。笔者以野油菜黄单胞菌Xcc8004菌株XopR基因为研究对象,通过qRTPCR发现,XopR基因的表达受Ⅲ型调控基因hrpG和hrpX的调控,并且XopR蛋白的分泌依赖于Ⅲ型分泌系统结构基因hrcV,这表明XopR是Xcc8004的一个Ⅲ型分泌效应蛋白。利用同源重组的方法,笔者获得了XopR基因的缺失突变体ΔXopR。将野生型Xcc8004和ΔXopR突变体分别接种甘蓝品种中甘15、中甘21和大白菜品种中白83,发现ΔXopR突变体菌株致病性下降,表明XopR对于Xcc8004在甘蓝上的完整毒性是必须的。GFP融合蛋白分析发现XopR定位于拟南芥原生质体的细胞膜上,可以在拟南芥原生质体中抑制细菌鞭毛蛋白诱导的FRK1基因表达。     

水稻基腐病菌HrpX/HrpY在致病性中的功能分析

【目的】由Dickeya zeae引起的水稻基腐病是水稻上重要细菌病害之一,迄今对该病原细菌的致病性调控研究尚不完善。论文旨在分析水稻基腐病菌（Dickeya zeae）双组分调控系统HrpX/HrpY的序列特征,研究该系统在水稻基腐细菌中的功能作用以及与下游基因的调控关系。【方法】对HrpX/HrpY序列进行生物信息学分析,构建带有反向筛选标记基因scaB的自杀重组质粒pKNG-ΔhrpX和pKNG-ΔhrpY,通过三亲转化方法分别将重组质粒导入野生型菌株EC1中,通过2次等位基因同源重组筛选获得基因缺失突变体ΔhrpX和ΔhrpY;比较突变体与野生菌的生长速率、胞外酶活性、毒素活性、运动性、菌膜形成能力,以及对水稻的致病性和对烟草的过敏性反应（HR）;进一步提取细菌总RNA,采用实时荧光定量PCR研究HrpX/HrpY双组分系统对下游基因表达量的影响。【结果】水稻基腐病菌EC1基因组中,hrpX和hrpY均为单拷贝,hrpX编码区长1 473 bp,编码490个氨基酸,hrpY长642 bp,编码213个氨基酸,hrpX和hrpY两者之间相隔32 bp,具有相同的转录方向,在功能上具有相关性。其中,HrpX是一个结合在膜上的组氨酸蛋白激酶,HrpY是存在细胞质中的效应调节蛋白,HrpX/HrpY两者构成双组分系统,并对下游hrp基因的表达具有调控作用。进一步通过遗传操作手段,成功构建了基因缺失突变体ΔhrpX和ΔhrpY,表型测定结果表明,突变体ΔhrpX和ΔhrpY的运动性减弱、菌膜形成能力降低、对水稻种子萌发的抑制作用减弱,且降低了对水稻的致病力,但ΔhrpX和ΔhrpY的生长速率、胞外酶和毒素的活性变化不明显,也不影响其在烟草上的HR。实时荧光定量PCR结果显示,突变体菌株ΔhrpX和ΔhrpY相对野生菌EC1表达量明显下降的基因有hrpA、hrpF和hrpN,而对毒素合成基因zmsA表达量的差异不明显,HrpX/HrpY双组分系统对hrp基因簇中大部分下游基因都有正调控作用,且HrpY的调控作用更加明显。【结论】HrpX/HrpY是水稻基腐病细菌中的一个双组分系统,调节病原细菌的运动性、菌膜的形成和病菌的致病力,正向调控一些下游hrp基因的表达。     

水稻白叶枯病菌hisF基因的克隆及功能初析

根据黄单胞菌hisF基因的同源性设计简并引物,采用PCR方法从水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)中克隆了hisF同源基因,命名为hisFXoo.NCBI网站蛋白质保守结构域搜索表明,HisFXoo属于组氨酸生物合成蛋白家族的一员,具有与其他HisF蛋白相似的结构.序列比较显示,该基因在黄单胞菌中是相对保守的.同源性搜索比较显示,与水稻条斑病菌(Xoryzae pv.oryzicola,Xooc)的hisF(登录号:DQ372107)同源性高达98%.通过同源重组的方法,构建了hisFXoo的插入突变体,在NA+Amp平板上筛选后,并且经过PCR及Southern杂交验证插入正确.在MMX基本培养基中生长测定发现,hisF突变体生长能力明显下降,证明hisF基因与Xoo生长代谢相关.但是,该突变体仍具有致病性,并且毒力与野生型菌株没有明显差异.     

广西水稻白叶枯病菌致病型的初步鉴定

【目的】明确广西水稻白叶枯病菌致病型的分布和分化,为生产上该病害的综合防控提供理论依据。【方法】采用水稻白叶枯病菌中国鉴别寄主（金刚30、特特普、南粳15、爪哇14、IR26）对2013年从广西南宁、东兴、防城港、钦州、岑溪等地水稻病区分离得到的29株水稻白叶枯病菌进行致病型初步鉴定,同时采用部分近等基因系对5株南宁分离菌株致病性进行进一步分析。【结果】29株菌株在5个鉴别寄主上均出现感病反应,均为SSSSS模式,为强致病菌;5株南宁分离菌株能使目前抗谱最广的水稻材料CBB23感病。【结论】广西水稻白叶枯病菌致病力出现极大分化,需加强对该病害的防控及水稻抗病材料的筛选利用工作。